电气控制与PLC 第3版

（1）理论与实训两条主线贯穿全书，教师可以根据自己的教学习惯选择主辅。理论知识按章节编排，实训项目按知识点穿插其中，若以实训为主线，则理论内容可以作为预习或资讯材料来阅读，可以采用项目引领、任务驱动、学做结合的理论实践一体化和工作过程系统化的教学方法进行教学；若以理论知识为主线，则实训项目可以作为巩固加强来加以训练，即传统的教学方式。 （2）按照“模块化、组合型、进阶式”的原则编排教材内容。全书分3篇共9章，篇与篇之间既可以独立，又可以与其他篇进行组合和进阶；每篇内的内容也可以进行组合和进阶，这样可以方便教师根据专业的需要调整教学内容和教学课时，适应不同层次教学或读者的需求。 （3）本书内容全面，强调技术应用。如电气控制部分详细介绍了18个基本电路和3种机床电路，电动机正反转控制使用了6种方法进行程序设计，几乎使用了PLC的所有基本逻辑指令，使读者的编程思路茅塞顿开。

本书是一本理论与实训一体化的教材，集理论知识、技术应用、工程设计和创新思维于一体，理论与实训两条主线贯穿全书。本书共9章，包含了33个实训项目，内容涵盖了常用低压电器，电气控制的基本电路，电气控制系统的分析、设计与检修，PLC的编程软件、组成与原理、基本逻辑指令、步进顺控指令、功能指令及其应用，通用变频器的工作原理、基本操作及PLC的综合应用。 本书既可作为职业院校机电类相关专业的理论与实训教材，也可作为技能培训教材，还可供相关工程技术人员参考。

第1章 常用低压电器 1
1.1 低压电器常识 1
1.1.1 分类 1
1.1.2 型号表示法 2
1.1.3 主要技术数据 3
1.1.4 选择注意事项 4
1.2 电磁式电器 5
1.2.1 电磁机构 5
1.2.2 触点系统 6
1.2.3 电弧的产生与熄灭 7
1.3 接触器 7
1.3.1 接触器的结构 8
1.3.2 接触器的工作原理 8
1.3.3 常用接触器 9
1.3.4 接触器的选用 10
1.4 继电器 10
1.4.1 热继电器 10
1.4.2 时间继电器 11
1.4.3 电磁式继电器 12
1.5 熔断器 14
1.6 开关电器 15
1.6.1 刀开关 15
1.6.2 低压断路器 16
1.6.3 漏电保护开关 18
1.7 主令电器 19
1.7.1 按钮开关 19
1.7.2 转换开关 20
1.7.3 位置开关 20
1.8 其他新型电器 21
1.8.1 接近开关 21
1.8.2 温度继电器 22
1.8.3 固态继电器 22
1.8.4 光电继电器 23
1.8.5 电动机保护器 24
1.8.6 信号继电器 24
1.8.7 其他电器 24
1.9 电动机 26
1.9.1 三相异步电动机 26
1.9.2 单相电动机 30
1.9.3 直流电机 30
思考题 32

第2章 电气控制的基本电路 33
2.1 电气图 33
2.1.1 图形符号和文字符号 33
2.1.2 电路图 34
2.1.3 电器元件布置图 35
2.1.4 接线图 36
2.2 电动机直接启动控制电路 36
2.2.1 电动机的点动控制 36
2.2.2 电动机的单向连续运行控制 37
2.2.3 电动机单向点动与连续运行控制 37
实训1 电动机的启保停控制实训 38
2.3 电动机制动控制电路 40
2.3.1 反接制动 40
2.3.2 能耗制动 41
实训2 电动机的能耗制动控制实训 41
2.4 电动机降压启动控制电路 43
2.4.1 /△降压启动 43
2.4.2 定子绕组串接电阻降压启动 45
2.4.3 定子绕组串接自耦变压器降压启动 45
2.4.4 转子绕组串接电阻启动 46
2.4.5 转子绕组串接频敏变阻器启动 47
实训3 电动机的 /△降压启动控制实训 48
2.5 电动机调速控制电路 50
2.5.1 双速电动机的控制 50
2.5.2 三速电动机的控制 51
2.6 其他基本控制电路 53
2.6.1 电动机的多地控制 53
2.6.2 电动机的正反转控制 53
2.6.3 电动机的行程控制 53
2.6.4 电动机的顺序控制 55
实训4 电动机的正反转控制实训 56
实训5 电动机的自动顺序控制实训 57
思考题 59

第3章 电气控制系统的分析、设计与检修 60
3.1 电气控制系统的分析方法 60
3.1.1 查线读图法 60
3.1.2 逻辑代数法 61
3.2 典型设备电气控制系统分析 62
3.2.1 车床电气控制系统分析 62
3.2.2 钻床电气控制系统分析 64
3.2.3 镗床电气控制系统分析 67
实训6 车床、钻床、镗床的线路连接与操作实训 72
3.3 电气控制系统设计 73
3.3.1 设计的原则、程序和内容 74
3.3.2 电气原理图设计 75
3.3.3 电气工艺设计 78
3.3.4 设计实例 80
3.4 电气控制系统检修 85
3.4.1 检修工具 85
3.4.2 检修步骤 85
3.4.3 检修方法 87
实训7 车床、钻床、镗床的故障检修实训 90
思考题 94

第4章 PLC及其编程软件 95
4.1 PLC的基本组成 95
4.1.1 外部结构 95
4.1.2 内部硬件 98
4.1.3 内部结构 99
4.1.4 软件 101
4.2 PLC的软元件 102
4.2.1 输入继电器 102
4.2.2 输出继电器 103
4.2.3 辅助继电器 103
4.2.4 状态继电器 104
4.2.5 定时器 105
4.2.6 计数器 106
4.2.7 数据寄存器 107
4.2.8 变址寄存器 108
4.2.9 指针 108
4.2.10 常数 109
4.3 GX Works2编程软件 109
4.3.1 编程软件的安装 109
4.3.2 程序的编制 109
4.3.3 程序的写入、读出 114
实训8 GX Works2编程软件的基本操作实训 116
4.3.4 程序的编辑 117
4.3.5 工程打印与校验 118
4.3.6 创建软元件注释 118
4.3.7 创建SFC程序 119
实训9 GX Works2编程软件的综合操作实训 125
思考题 126

第5章 PLC基本逻辑指令及其应用 127
5.1 基本逻辑指令 127
5.1.1 逻辑取及驱动线圈指令LD/LDI/OUT 127
5.1.2 触点串、并联指令AND/ANI/OR/ORI 128
实训10 基本逻辑指令应用实训（1） 129
5.1.3 电路块连接指令ORB/ANB 131
5.1.4 多重电路连接指令MPS/MRD/MPP 132
实训11 基本逻辑指令应用实训（2） 133
5.1.5 置位与复位指令SET/RST 134
5.1.6 脉冲输出指令PLS/PLF 135
5.1.7 运算结果脉冲化指令MEP/MEF 136
实训12 基本逻辑指令应用实训（3） 137
5.1.8 脉冲式触点指令LDP/LDF/ANDP/ANDF/ORP/ORF 138
5.1.9 主控触点指令MC/MCR 139
5.1.10 逻辑运算结果取反指令INV 140
5.1.11 空操作和程序结束指令NOP/END 140
实训13 基本逻辑指令应用实训（4） 141
5.2 程序的执行过程 142
5.2.1 循环扫描过程 142
5.2.2 扫描周期 143
5.2.3 程序的执行过程 143
5.2.4 输入/输出滞后时间 145
5.2.5 双线圈输出 145
实训14 程序执行过程实训 145
5.3 常用基本电路的程序设计 147
5.3.1 启保停电路 147
实训15 启保停电路的应用实训 148
5.3.2 定时电路 150
5.3.3 计数电路 151
5.3.4 振荡电路 151
实训16 振荡电路的应用实训 152
5.4 PLC程序设计 154
5.4.1 梯形图的基本规则 154
5.4.2 程序设计的方法 155
5.4.3 梯形图程序设计的技巧 160
实训17 PLC控制的电动机正反转能耗制动实训 161
实训18 PLC控制的电动机 /△启动实训 162
实训19 PLC控制的三层简易电梯实训 164
思考题 166

第6章 PLC步进顺控指令及其应用 168
6.1 状态转移图概述 168
6.1.1 流程图 168
6.1.2 状态转移图 169
6.2 步进顺控指令及其编程方法 170
6.2.1 步进顺控指令 170
6.2.2 状态转移图的编程方法 171
6.2.3 编程注意事项 171
6.3 单流程的程序设计 172
6.3.1 设计方法和步骤 172
6.3.2 程序设计实例 173
实训20 单流程程序设计实训 175
6.4 选择性流程的程序设计 177
6.4.1 选择性流程及其编程 177
6.4.2 程序设计实例 178
实训21 选择性流程程序设计实训 179
6.5 并行性流程的程序设计 180
6.5.1 并行性流程及其编程 180
6.5.2 程序设计实例 181
实训22 并行性流程的程序设计实训 183
6.6 复杂流程及跳转流程的程序设计 186
6.6.1 复杂流程的程序编制 186
6.6.2 跳转流程的程序编制 189
6.7 用辅助继电器实现顺序控制的程序设计 190
6.7.1 用辅助继电器实现顺序控制的设计思想 190
6.7.2 使用启保停电路的程序设计 190
6.7.3 使用置位复位指令的程序设计 193
实训23 用辅助继电器实现顺序控制实训 194
实训24 3轴旋转机械手上料的综合控制实训 195
实训25 工件物性识别运输线的综合控制实训 197
实训26 4轴机械手入库的综合控制实训 200
思考题 201

第7章 PLC功能指令及其应用 204
7.1 功能指令概述及基本规则 204
7.1.1 功能指令的表达形式 204
7.1.2 数据长度和指令类型 205
7.1.3 操作数 206
7.2 常用功能指令简介 207
7.2.1 程序流程指令 207
7.2.2 传送与比较指令 208
7.2.3 算术与逻辑运算指令 210
7.2.4 循环与移位指令 213
7.2.5 数据处理指令 214
7.2.6 外部设备I/O指令 217
7.2.7 触点比较指令 219
实训27 常用功能指令的应用实训 220
思考题 222

第8章 通用变频器及其应用 223
8.1 三相交流异步电动机的调速 223
8.1.1 交流调速原理 223
8.1.2 调速的基本方法 224
8.2 变频器的结构 225
8.2.1 外部结构 226
8.2.2 内部结构 226
8.3 变频器的工作原理 227
8.3.1 基本控制方式 227
8.3.2 逆变的基本原理 228
8.3.3 正弦脉宽调制 229
8.3.4 脉宽调制型变频器 231
8.4 变频器的PU操作 232
8.4.1 变频器的基本参数 232
8.4.2 主接线 233
8.4.3 操作面板 234
8.4.4 DU04单元的操作 235
8.4.5 DU07单元的操作 239
实训28 变频器的PU操作实训 240
8.5 变频器的EXT运行操作 241
8.5.1 外部端子 242
8.5.2 外部运行操作 245
实训29 外部信号控制变频器的运行实训 246
8.6 变频器的组合操作 247
8.6.1 组合运行方式 247
8.6.2 参数设置 247
实训30 变频器的组合操作实训 248
8.7 变频器的多段调速及应用 250
8.7.1 变频器的多段调速 250
8.7.2 注意事项 250
实训31 三相异步电动机多速运行的综合控制实训 251
实训32 PLC、变频器在恒压供水系统中的应用实训 253
8.8 变频器的模拟量控制及应用 256
8.8.1 相关端子及参数 256
8.8.2 FX0N-3A模块的使用 256
实训33 PLC、模拟量模块及变频器综合应用实训 258
思考题 259

第9章 PLC的相关知识 260
9.1 PLC的产生 260
9.1.1 PLC的由来 260
9.1.2 PLC的定义 261
9.2 PLC的分类 261
9.2.1 按输入/输出点数分类 261
9.2.2 按结构形式分类 261
9.2.3 按生产厂家分类 262
9.3 FX系列PLC概述 262
9.3.1 概况 262
9.3.2 型号含义 262
9.3.3 FX1S系列PLC 263
9.3.4 FX1N系列PLC 263
9.3.5 FX2N系列PLC 263
9.3.6 FX3U系列PLC 264
9.3.7 一般技术指标 264
9.4 PLC的特点 265
9.5 PLC的应用领域及发展趋势 266
9.5.1 PLC的应用领域 266
9.5.2 PLC的发展趋势 267
思考题 267
参考文献 268